CÔNG NGHỆ THU HỒI CO2 TỪ KHÍ THẢI CÔNG NGHIỆP

Các công nghệ hiện hữu xử lý và tách CO2 khỏi khí thải công nghiệp

1. Sử dụng dung môi M,D,T-EthanolAmin

Phương pháp tách CO2 khỏi khí thải sử dụng dung môi M,D,T-EthanolAmin (MEA) đã được thực hiện từ năm 1930, khi người ta tách CO2 ra khỏi khí tự nhiên và H2. Công nghệ này cũng được nghiên cứu ứng dụng ở quy mô công nghiệp cho các nhà máy nhiệt điện: có 4 nhà máy điện chạy bằng than công suất 6-30 MW sử dụng dung dịch 20% MEA để tách CO2; 20 đơn vị ứng dụng MEA 30% để tách CO2 từ trong dòng khí cháy của tuốc bin khí, với công suất tương đương 40 MW.

Nhược điểm của công nghệ này là MEA rất đắt và rất dễ tham gia phản ứng phụ với oxy trong dòng khí thải hay với các phụ gia trong tháp hấp thụ tạo các muối bền nhiệt, làm cho dung môi mau xuống cấp. Nhiều tác giả đã nghiên cứu nâng cấp công nghệ này bằng cách sử dụng dung môi hỗn hợp 10-20% MEA và 20-40% MDEA (mono,di-ethanolamine); ngoài ra, để giảm nồng độ oxy đã hòa tan trong dung môi sau khi đi qua tháp hấp thụ, người ta sử dụng biện pháp hút chân không đồng thời có ánh sáng tác động, nhờ đó, nồng độ oxy hòa tan trong dung môi chỉ còn lại khoảng 0,5 ppm. Tuy nhiên, vẫn không thể sử dụng MEA cho những nhà máy nhiệt điện quy mô lớn để đáp ứng yêu cầu khắc phục hiệu ứng nhà kính.

2. Sử dụng phản ứng thuận nghịch giữa CaO và CO2

Phản ứng thuận nghịch giữa CaO và CO2 cũng được sử dụng để tách CO2 từ hỗn hợp khí của quá trình khí hóa than hay nhiên liệu lỏng để để sản xuất H2 hay khí tổng hợp, theo nguyên tắc tiến hành carbonat hóa ở nhiệt độ khoảng 450–6500C:

CaO + CO2 = CaCO3.

Sau đó thực hiện quá trình phân hủy CaCO3 ở nhiệt độ tương đối cao (900–12000C):

CaCO3 = CaO + CO2

3. Sử dụng muối Na2CO3 hay K2CO3

Tách CO2 ra khỏi khí thải công nghiệp dùng muối Na2CO3 hay K2CO3 có lẽ là thành công nổi bật nhất trong thời gian qua, cho phản ứng thuận nghịch giữa Na2CO3 với khí CO2 trong pha hơi:

Từ buồng cháy, dòng khí thải cho qua trực tiếp tới thiết bị carbonat hóa. Tại đây quá trình carbonat hóa xảy ra ở nhiệt độ 60–800C :

Na2CO3 + H2O + CO2 = 2NaHCO3.

Trong điều kiện này, muối Wegcheider (Na2CO3.3NaHCO3) có thể tạo thành theo phản ứng:

5/3Na2CO3 + CO2 + H2O = 2/3Na2CO3.3NaHCO3

Hỗn hợp khí không còn CO2 được dẫn đến ống khói và thải ra ngoài trời. Dòng hấp thụ, sau khi hấp thụ CO2 được dẫn qua thiết bị khử carbonat để tách CO2, phản ứng xảy ra ở khoảng 1200C, như sau:

2NaHCO3 = Na2CO3 + CO2 + H2O.

CO2 được tách ra và thu hồi, còn Na2CO3 quay lại quá trình carbonat hóa. Tuy các công nghệ nêu trên đều có thể tách CO2 ra khỏi khí thải công nghiệp, nhưng chưa thể giải quyết được triệt để khi xét về tính hiệu quả kinh tế.

Nguồn: Techport